在鉆井作業(yè)中，井斜控制是保障鉆井質(zhì)量與效率的關(guān)鍵，鉆壓作為核心參數(shù)對(duì)井斜的影響至關(guān)重要。通過(guò)控制鉆壓和選擇適當(dāng)鉆鋌可控制鉆具對(duì)井斜的影響，適度鉆壓能避免鉆柱彎曲臨界值出現(xiàn)，保持鉆具直線穩(wěn)定狀態(tài)，防止鉆頭傾角和井斜形成；選擇剛性大且外徑盡可能大的鉆鋌可減小鉆具與井眼間隙，間接降低鉆頭傾角。同時(shí)，為確保直井段井斜控制需控制鉆壓，但可能影響機(jī)械鉆速。渤海區(qū)域各區(qū)塊地層差異顯著，部分區(qū)塊伴隨裂縫、潛山發(fā)育，部分地層傾角大且軟硬交錯(cuò)易水化膨脹致井壁失穩(wěn)，還有地層鉆遇火成巖、花崗巖鉆進(jìn)困難，中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合各井鉆壓、扭矩及井斜角隨井深變化關(guān)系與地層可鉆特性，展開井斜成因與控制技術(shù)應(yīng)用探索，取得了良好的效果。
渤海區(qū)域典型井井斜情況及成因
某A井最大井斜接近1.5°，較大井斜出現(xiàn)在上部地層。該井上部地層鉆壓較小，不足以壓彎鉆柱，鉆壓過(guò)大不是井斜原因。根據(jù)抗鉆特性參數(shù)曲線，此區(qū)塊地層抗壓強(qiáng)度和硬度低，屬軟地層，可能有較硬夾層，但非井斜主因。觀察井徑發(fā)現(xiàn)，上部地層易擴(kuò)徑且擴(kuò)徑明顯，井眼擴(kuò)徑可能減小扶正器作用，明顯擴(kuò)徑時(shí)還會(huì)在井壁形成支點(diǎn)，引發(fā)井斜。
某B井最大井斜約1.5°，較大井斜同樣出現(xiàn)在上部地層。其上部地層鉆壓較小，不足以壓彎鉆柱，鉆壓過(guò)大不是井斜原因。依據(jù)抗鉆特性參數(shù)曲線，此區(qū)塊地層抗壓強(qiáng)度和硬度低，屬軟地層，可能有較硬夾層，但非井斜主因。從井徑看，上部地層易擴(kuò)徑且擴(kuò)徑明顯，井眼擴(kuò)徑可能減小扶正器作用，明顯擴(kuò)徑時(shí)在井壁形成支點(diǎn)，引發(fā)井斜。
某C井800m以上井段井斜逐漸增加，1800m處達(dá)15°，增斜明顯且糾斜困難。該井最大鉆壓約5t，非井斜主因。地層抗壓強(qiáng)度和硬度小，屬軟地層，非軟硬地層差異致井斜。但400-1100m井段井徑明顯擴(kuò)大，1100m左右從9.5in擴(kuò)至19in，擴(kuò)徑顯著。研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)，井徑擴(kuò)大減小扶正器作用并在井壁形成支點(diǎn)，引發(fā)井斜且持續(xù)增大、難以糾斜。
渤中某A井最大井斜接近1.5°，主要出現(xiàn)在上部軟地層，井斜控制良好。該井鉆壓不足以使鉆桿屈曲，鉆壓過(guò)大非井斜主因。地層抗壓強(qiáng)度和硬度較低，部分層位有較硬夾層，但非主因。上部地層易擴(kuò)徑且擴(kuò)徑明顯，可能減小扶正器作用，明顯擴(kuò)徑時(shí)井壁形成支點(diǎn)致井斜；下部地層擴(kuò)徑不明顯，但硬度和抗壓強(qiáng)度較高，使下部井斜持續(xù)波動(dòng)（見圖1）。
圖1 渤中某A井斜成因
渤中某C井最大井斜約3°，主要出現(xiàn)在上部地層，整體控制較好。該井鉆壓不足以使鉆桿屈曲，無(wú)鉆壓過(guò)大致井斜情況。分析地層抗壓強(qiáng)度和硬度曲線，該區(qū)塊屬軟地層，750m處有較硬夾層。上部地層易擴(kuò)徑且擴(kuò)徑明顯，井斜可能是擴(kuò)徑井壁形成支點(diǎn)與硬夾層共同作用的結(jié)果；下部地層擴(kuò)徑不明顯，但硬度和抗壓強(qiáng)度較高，致井斜持續(xù)波動(dòng)。
從抗鉆特性參數(shù)曲線進(jìn)一步分析，該區(qū)塊地層抗壓強(qiáng)度和硬度低，750m處有較硬夾層。從井徑看，上部地層易擴(kuò)徑且擴(kuò)徑明顯，井眼擴(kuò)徑可能減少扶正器作用，明顯擴(kuò)徑時(shí)在井壁形成支點(diǎn)致井斜，上部井斜是硬夾層與擴(kuò)徑共同作用的結(jié)果；下部地層軟硬互層，引發(fā)井斜持續(xù)波動(dòng)。
渤中某D井井斜由多因素導(dǎo)致，上部地層易擴(kuò)徑，可能減小扶正器作用并形成支點(diǎn)致井斜；下部地層硬度和抗壓強(qiáng)度高，致下部井斜持續(xù)波動(dòng)。同時(shí)，上部地層地質(zhì)異質(zhì)性明顯，砂泥巖互層且?guī)r性交替，使井斜角度變化大，2300m處有硬地層，其某一方向可鉆性明顯大于其他方向，致井斜角度持續(xù)增加。
渤中某E井井斜現(xiàn)象小，控制較好。該井鉆壓不大，非鉆壓過(guò)大致井斜。區(qū)塊地層屬軟地層，抗壓強(qiáng)度和硬度低，部分層位有較硬夾層，但非主因。從井徑看，上部地層易擴(kuò)徑且擴(kuò)徑明顯，可能降低扶正器作用并形成支點(diǎn)致井斜，1100m處井斜增加或?yàn)榫蹟U(kuò)徑所致，井徑擴(kuò)大和地層特性是該井井斜主因。
井斜控制的針對(duì)性技術(shù)措施
鉆壓精準(zhǔn)控制技術(shù)措施：研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，需按渤海區(qū)域不同井段地層特性精準(zhǔn)控制鉆壓。上部易擴(kuò)徑軟地層采用較小鉆壓，避免加劇井眼擴(kuò)徑、削弱扶正器作用，同時(shí)防止鉆柱彎曲致井斜；下部硬度和抗壓強(qiáng)度較高地層，在保證鉆具直線穩(wěn)定前提下適當(dāng)提高鉆壓，平衡井斜控制與機(jī)械鉆速，避免鉆壓過(guò)小影響機(jī)械鉆速。鉆井中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆壓與井斜角，依地層反饋動(dòng)態(tài)調(diào)整鉆壓，確保處于合理區(qū)間。
鉆鋌優(yōu)化選擇技術(shù)措施：研究團(tuán)隊(duì)明確提出，優(yōu)先選用剛性大且外徑盡可能大的鉆鋌。這類鉆鋌能減小鉆具與井眼間隙，增強(qiáng)鉆具穩(wěn)定性，間接降低鉆頭傾角，尤其適用于渤海部分軟硬交錯(cuò)地層，減少地層不均致鉆頭側(cè)向受力，控制井斜發(fā)展。有較硬夾層的井段，大剛性、大外徑鉆鋌能抵抗夾層干擾，避免鉆具偏移致井斜；易擴(kuò)徑井段，大外徑鉆鋌還能彌補(bǔ)擴(kuò)徑對(duì)鉆具穩(wěn)定性的影響，保障鉆具直線穩(wěn)定。
井眼穩(wěn)定控制技術(shù)措施：針對(duì)井眼擴(kuò)徑這一主要井斜誘因，研究團(tuán)隊(duì)指出，需從鉆井液體系優(yōu)化與循環(huán)參數(shù)控制兩方面加強(qiáng)井眼穩(wěn)定。優(yōu)化鉆井液體系時(shí)，調(diào)整密度、黏度等參數(shù)，增強(qiáng)對(duì)井壁的支撐力，抑制黏土顆粒水化膨脹，減少軟泥巖蠕變致井眼擴(kuò)徑、縮徑或坍塌；控制循環(huán)參數(shù)時(shí)，易擴(kuò)徑井段合理調(diào)節(jié)鉆井液排量和流速，避免過(guò)度沖刷井壁加劇擴(kuò)徑，確保扶正器正常作用，防止擴(kuò)徑井壁形成支點(diǎn)致井斜，同時(shí)定期監(jiān)測(cè)井徑，及時(shí)調(diào)整措施。
差異化鉆井方案制定技術(shù)措施：研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，需按不同地層特性制定差異化鉆井方案。地層傾角大的區(qū)塊，優(yōu)化鉆井組合，增加穩(wěn)定器數(shù)量或調(diào)整位置，增強(qiáng)鉆具抗傾斜能力，抵消地層傾角對(duì)井斜的影響；鉆遇火成巖、花崗巖等堅(jiān)硬地層的井段，選用耐磨、破巖效率高的鉆頭，匹配合理鉆壓和轉(zhuǎn)速，減少鉆進(jìn)困難致鉆具振動(dòng)，避免鉆頭受力不均致井斜；地質(zhì)異質(zhì)性明顯、砂泥巖互層的區(qū)塊，加強(qiáng)鉆壓、扭矩及井斜角實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，依參數(shù)變化調(diào)整策略，減少巖性交替致井斜波動(dòng)；有較硬夾層的井段，結(jié)合鉆鋌選擇與鉆壓控制，降低夾層對(duì)鉆具穩(wěn)定性的影響。
井斜控制的效果
應(yīng)用針對(duì)性技術(shù)措施后，某A井和某B井最大井斜均控制在1.5°以內(nèi)，整體變化平緩。兩井上部易擴(kuò)徑地層采用較小鉆壓與優(yōu)化鉆井液體系，有效緩解擴(kuò)徑問題，扶正器作用得以保障，無(wú)鉆壓不當(dāng)或井眼擴(kuò)徑致井斜異常增大情況，確保直井段鉆井質(zhì)量。某C井1800m處井斜達(dá)15°，但后期應(yīng)用鉆壓優(yōu)化和井眼穩(wěn)定措施，有效遏制井斜發(fā)展，避免風(fēng)險(xiǎn)與成本增加，保障鉆井推進(jìn)。
渤中某A井最大井斜接近1.5°，主要集中在上部軟地層，控制效果突出。上部易擴(kuò)徑地層應(yīng)用井眼穩(wěn)定措施后，擴(kuò)徑得到抑制，扶正器正常作用；下部地層因硬度和抗壓強(qiáng)度高出現(xiàn)井斜波動(dòng)，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整鉆壓和選用大剛性鉆鋌，波動(dòng)幅度控制在合理范圍（見圖1），滿足鉆井要求。渤中某C井最大井斜約3°，上部井斜經(jīng)大剛性鉆鋌和井眼穩(wěn)定措施控制后無(wú)持續(xù)增大，下部軟硬互層地層經(jīng)差異化方案調(diào)整，井斜波動(dòng)也得到控制，整體穩(wěn)定。
渤中某D井和渤中某E井井斜現(xiàn)象均較小，其中渤中某E井通過(guò)精準(zhǔn)鉆壓控制和井眼擴(kuò)徑預(yù)防措施，將井斜控制在低水平，1100m處井斜增加問題及時(shí)抑制，未影響鉆井。整體來(lái)看，應(yīng)用針對(duì)性技術(shù)措施后，渤海區(qū)域多數(shù)井最大井斜在合理范圍，發(fā)展趨勢(shì)平緩，減少工期延誤與成本增加。同時(shí)，鉆壓控制平衡了井斜與機(jī)械鉆速，未因控鉆壓致機(jī)械鉆速大幅下降，提升作業(yè)效率，為后續(xù)鉆井提供可靠技術(shù)參考。
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